(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの排熱ユニットであって、冷却材ループを通る冷却材からの熱を前記少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成され、前記少なくとも１つの排熱ユニットは、前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように前記冷却材ループに結合された少なくとも１つの熱交換アセンブリを含む、少なくとも１つの排熱ユニットと、
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリと流体連通結合された高架冷却材タンクであって、冷却材が実質的に一定の圧力で前記冷却材ループへと戻ることを促進し、前記冷却材ループの少なくとも一部の上方に持ち上げられた、高架冷却材タンクと
を含み、
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリの１つの熱交換アセンブリは、支持構造体に回転自在に取り付けられており、冷却ユニットは、前記１つの熱交換アセンブリを横切って通過する空気への排熱を促進するように、前記１つの熱交換アセンブリにおける周囲空気流の方向の変化に応答して前記１つの熱交換アセンブリの少なくとも一部を自動的に回転させるために結合された制御器をさらに含む、
冷却ユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱交換アセンブリは、少なくとも１つの垂直方向に配向された熱交換アセンブリを含む、請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記高架冷却材タンクは、前記少なくとも１つの垂直方向に配向された熱交換アセンブリの上方に持ち上げられている、請求項２に記載の冷却ユニット。
【請求項４】
前記少なくとも１つの排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクから自立している、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリの１つの熱交換アセンブリは、前記冷却材ループの前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように結合された複数の熱交換器のアレイを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項６】
前記１つの熱交換アセンブリの前記複数の熱交換器のアレイは、複数の熱交換器カラムを含み、前記複数の熱交換器カラムは、直列流体連通状態結合しており、前記複数の熱交換器カラムの各熱交換器カラムは、並列流体連通結合した少なくとも２つの熱交換器を含む、請求項５に記載の冷却ユニット。
【請求項７】
複数の排熱ユニットであって、前記冷却材ループを通る前記冷却材からの熱を前記複数の排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成された複数の排熱ユニットをさらに含み、前記複数の排熱ユニットの各排熱ユニットは、熱交換アセンブリを含み、前記各熱交換アセンブリは、前記冷却材ループの前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように結合された少なくとも１つの熱交換器を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項８】
前記複数の排熱ユニットの１つの排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの上流で前記高架冷却材タンクと流体連通結合し、前記複数の排熱ユニットの別の排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの下流で前記高架冷却材タンクと流体連通結合する、請求項７に記載の冷却ユニット。
【請求項９】
前記複数の排熱ユニットの少なくとも２つの排熱ユニットは、並列流体連通結合し、且つ前記高架冷却材タンクの上流で前記高架冷却材タンクと流体連通し、前記複数の排熱ユニットの他の少なくとも２つの排熱ユニットは、並列流体連通結合し、且つ前記高架冷却材タンクの下流で前記高架冷却材タンクと流体連通する、請求項７に記載の冷却ユニット。
【請求項１０】
前記複数の排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの周囲に半径方向に配置され、且つ前記高架冷却材タンクから自立しており、前記複数の排熱ユニットの各熱交換アセンブリは、垂直方向に配向された熱交換アセンブリを含み、前記高架冷却材タンクは、前記複数の排熱ユニットの前記複数の熱交換アセンブリの上方に持ち上げられている、請求項９に記載の冷却ユニット。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの排熱ユニットの１つの排熱ユニットは、その熱交換アセンブリに関連付けられた、且つ前記熱交換アセンブリを横切って通過する空気流を供給するように構成された少なくとも１つの送風機をさらに含み、前記少なくとも１つの送風機は、前記冷却ユニットの制御器によって自動的に制御される、請求項１〜１０のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項１２】
前記冷却ユニットは、データセンタの少なくとも１つの冷却材配分ユニットに結合された設備冷却材ループに流体連通結合しており、前記データセンタは、複数の液冷式電子機器ラックと、前記複数の液冷式電子機器ラックからの熱を前記少なくとも１つの冷却材配分ユニットを介して前記設備冷却材ループ内の設備冷却材に排熱することを促進するシステム冷却材ループと、を含み、前記冷却ユニットは、前記データセンタの外部に配置されており、前記設備冷却材ループを通る前記設備冷却材からの熱を排熱する、請求項１〜１１のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項１３】
前記冷却ユニットは、冷却チラー・ユニットの復水器側の冷却材からの熱を前記少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように、前記冷却チラー・ユニットの復水器側の冷却材ループに流体連通結合される、請求項１〜１２のいずれかに記載の冷却ユニット。
【請求項１４】
複数の電子機器ラックと、
前記複数の電子機器ラックの少なくとも１つの電子機器ラックからの熱の抽出を促進する冷却装置であって、少なくとも１つの冷却材ループを含む、冷却装置と、
冷却ユニットであって、
少なくとも１つの排熱ユニットであって、前記冷却装置の前記少なくとも１つの冷却材ループの１つの冷却材ループを通る冷却材からの熱を前記少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成され、前記少なくとも１つの排熱ユニットは、前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように前記冷却材ループに結合された少なくとも１つの熱交換アセンブリを含む、少なくとも１つの排熱ユニットと、
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリと流体連通結合された高架冷却材タンクであって、冷却材が実質的に一定の圧力で前記冷却材ループへと戻ることを促進し、前記１つの冷却材ループの少なくとも一部の上方に持ち上げられた、高架冷却材タンクと
を含む、冷却ユニットと、
を含み、
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリの１つの熱交換アセンブリは、支持構造体に回転自在に取り付けられており、前記冷却ユニットは、前記１つの熱交換アセンブリを横切って通過する空気への排熱を促進するように、前記１つの熱交換アセンブリにおける周囲空気流の方向の変化に応答して前記１つの熱交換アセンブリの少なくとも一部を自動的に回転させるために結合された制御器をさらに含む、データセンタ。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの熱交換アセンブリは、少なくとも１つの垂直方向に配向された熱交換アセンブリを含み、前記高架冷却材タンクは、前記少なくとも１つの垂直方向に配向された熱交換アセンブリの上方に持ち上げられており、前記少なくとも１つの排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクから自立している、請求項１４に記載のデータセンタ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの排熱ユニットの前記少なくとも１つの熱交換アセンブリの１つの熱交換アセンブリは、前記１つの冷却材ループの前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように結合された複数の熱交換器のアレイを含み、前記１つの熱交換アセンブリの前記複数の熱交換器のアレイは、複数の熱交換器カラムを含み、前記複数の熱交換器カラムは、直列体連通結合しており、前記複数の熱交換器カラムの各熱交換器カラムは、並列流体連通結合した少なくとも２つの熱交換器を含む、請求項１４又は請求項１５のいずれかに記載のデータセンタ。
【請求項１７】
複数の排熱ユニットであって、前記冷却材ループを通る前記冷却材からの熱を前記複数の排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成された複数の排熱ユニットをさらに含み、前記複数の排熱ユニットの各排熱ユニットは、熱交換アセンブリを含み、前記各熱交換アセンブリは、前記冷却材ループの前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように結合された少なくとも１つの熱交換器を含み、且つ、前記複数の排熱ユニットの１つの排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの上流で前記高架冷却材タンクと流体連通結合し、前記複数の排熱ユニットの別の排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの下流で前記高架冷却材タンクと流体連通結合する、請求項１４乃至請求項１６のいずれかに記載のデータセンタ。
【請求項１８】
複数の排熱ユニットであって、前記１つの冷却材ループを通る前記冷却材からの熱を前記複数の排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成された複数の排熱ユニットをさらに含み、前記複数の排熱ユニットの各排熱ユニットは、熱交換アセンブリを含み、前記各熱交換アセンブリは、前記１つの冷却材ループの前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように結合された少なくとも１つの熱交換器を含み、前記複数の排熱ユニットの少なくとも２つの排熱ユニットは、並列流体連通結合し、且つ前記高架冷却材タンクの上流で前記高架冷却材タンクと流体連通し、前記複数の排熱ユニットの他の少なくとも２つの排熱ユニットは、並列流体連通結合し、且つ前記高架冷却材タンクの下流で前記高架冷却材タンクと流体連通する、請求項１４乃至請求項１７のいずれかに記載のデータセンタ。
【請求項１９】
前記複数の排熱ユニットは、前記高架冷却材タンクの周囲に半径方向に配置され、且つ前記高架冷却材タンクから自立しており、前記複数の排熱ユニットの各熱交換アセンブリは、垂直方向に配向された熱交換アセンブリを含み、前記高架冷却材タンクは、前記複数の排熱ユニットの前記複数の熱交換アセンブリの上方に持ち上げられている、請求項１８に記載のデータセンタ。
【請求項２０】
前記冷却ユニットは、データセンタの少なくとも１つの冷却材配分ユニットに結合された設備冷却材ループに流体連通結合しており、前記データセンタは、複数の液冷式電子機器ラックと、前記複数の液冷式電子機器ラックからの熱を前記少なくとも１つの冷却材配分ユニットを介して前記設備冷却材ループ内の設備冷却材に排熱することを促進するシステム冷却材ループと、を含み、前記冷却ユニットは、前記データセンタの外部に配置されており、前記設備冷却材ループを通る前記設備冷却材からの熱を排熱する、請求項１４乃至請求項１９のいずれかに記載のデータセンタ。
【請求項２１】
前記冷却ユニットは、冷却チラー・ユニットの復水器側の冷却材からの熱を前記少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように、前記冷却チラー・ユニットの復水器側の冷却材ループに流体連通結合される、請求項１４乃至請求項２０のいずれかに記載のデータセンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プロセッサ性能の向上を達成するために、集積回路チップ、及び該チップを含むモジュールのワット損は増大し続けている。この傾向は、モジュール・レベル及びシステム・レベルの両方に対して冷却に関する課題を投じている。高電力モジュールを効率的に冷却し、且つコンピュータ・センタ内に排出される空気の温度を制限するためには、空気流量を増やすことが必要とされる。
【背景技術】
【０００２】
多くの大規模サーバ用途において、プロセッサはそれらに関連付けられた電子機器（例えば、メモリ、ディスク・ドライブ、電源など）と共にパッケージ化されて、取り外し可能なノード構成にされており、これが情報技術（ＩＴ）装置を含む電子機器ラック又はフレーム内にスタックされる。他の場合には、電子機器は、ラック又はフレーム内の固定された位置に配置されていることもある。典型的には、これら部品は、１つ又は複数の送風機（例えば、ファン、又はブロワ）によって推進される、並列な空気流路内を通常は前方から後方に移動する空気によって冷却される。場合によっては、単一ノード内のワット損の増大に対して、強力な送風機を使用するか又は既存の送風機の回転速度（即ち、ＲＰＭ）を高めることによってより多くの空気流を提供することにより、対処することが可能であり得る。しかしながら、この手法は、コンピュータ・インストレーション（即ち、データセンタ）の文脈でのラック・レベルにおいて問題となってきている。
【０００３】
ラックから出た空気によって運ばれる顕熱負荷は、室内空調が効果的に負荷を処理する能力に負担をかけることがある。このことは、「サーバ・ファーム」又は互いに近接したコンピュータ・ラックの大きなバンクを伴う大規模インストレーションに特に当てはまる。このようなインストレーションにおいては、液体冷却（例えば、水冷）が、より高い熱流束を管理するための有望な技術である。液体は、部品／モジュールによって放散される熱を効率的に吸収する。典型的には、熱は、最終的には液体から、空気であれ、その他の液体であれ、外部環境に伝達される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、データセンタなどの冷却を促進するための種々の冷却ユニット及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書において、例えばデータセンタの冷却を促進するための種々の冷却ユニット及び製造方法が開示される。１つの態様において、少なくとも１つの排熱ユニットと高架冷却材タンクとを含む冷却ユニットが提供される。少なくとも１つの排熱ユニットは、冷却材ループを通る冷却材からの熱を、少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱することを促進する。少なくとも１つの排熱ユニットは、冷却材の少なくとも一部がその中を通るように冷却材ループに結合された少なくとも１つの熱交換アセンブリを含む。高架冷却材タンクは、少なくとも１つの排熱ユニットの少なくとも１つの熱交換アセンブリと流体連通結合され、冷却材が実質的に一定の圧力で冷却材ループへと戻ることを促進し、ここで高架冷却材タンクは、冷却材ループの少なくとも一部の上方に持ち上げられている。
【０００６】
別の態様において、複数の電子機器ラックと、複数の電子機器ラックの少なくとも１つの電子機器ラックからの熱の抽出を促進する冷却装置と、冷却ユニットとを含むデータセンタが提供される。冷却装置は、少なくとも１つの冷却材ループを含み、冷却ユニットは、少なくとも１つの排熱ユニットと高架冷却材タンクとを含む。少なくとも１つの排熱ユニットは、冷却装置の少なくとも１つの冷却材ループの１つの冷却材ループを通る冷却材からの熱を、少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱する。少なくとも１つの排熱ユニットは、冷却材の少なくとも一部がその中を通るように冷却材ループに結合された少なくとも１つの熱交換アセンブリを含む。高架冷却材タンクは、少なくとも１つの排熱ユニットの少なくとも１つの熱交換アセンブリと流体連通結合される。高架冷却材タンクは、冷却材が実質的に一定の圧力で１つの冷却材ループへと戻ることを促進し、ここで高架冷却材タンクは、１つの冷却材ループの少なくとも一部の上方に持ち上げられている。
【０００７】
更なる態様において、データセンタ用の冷却ユニットを製造する方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの排熱ユニットであって、冷却材ループを通る冷却材からの熱を少なくとも１つの排熱ユニットを横切って通過する空気に排熱するように構成され、少なくとも１つの排熱ユニットは、前記冷却材の少なくとも一部がその中を通るように冷却材ループに結合された少なくとも１つの熱交換アセンブリを含む、少なくとも１つの排熱ユニットを設けることと、少なくとも１つの排熱ユニットの少なくとも１つの熱交換アセンブリと流体連通結合された高架冷却材タンクであって、冷却材が実質的に一定の圧力で冷却材ループへと戻ることを促進し、前記冷却材ループの少なくとも一部の上方に持ち上げられた、高架冷却材タンクを設けることと、を含む。
【０００８】
本発明の技術により、更なる特徴及び利点が実現される。本発明の他の実施形態及び態様は、本明細書において詳細に説明され、特許請求される本発明の一部と見なされる。
【０００９】
これより、本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の空冷式データセンタの上げ床レイアウトの１つの実施形態を示す。
【図２】図１に示したような空冷式データセンタ用の冷却設備の１つの実施形態を示し、これは、本発明の１つ又は複数の態様による冷却ユニットを含むように改造される。
【図３】本発明の１つ又は複数の態様による、図２の冷却設備によるデータセンタ（１つ又は複数の電子機器ラックを含む）に関連付けられた１つ又は複数のコンピュータ室空調ユニット（ＣＲＡＣ）からデータセンタの外部に配置された冷却ユニットまでの熱伝達の１つの実施形態の概略図である。
【図４】本発明の１つ又は複数の態様による、データセンタの１つ又は複数の電子機器ラックの液体冷却のための冷却材配分ユニットの１つの実施形態を示す。
【図５】本発明の１つ又は複数の態様による、電子システム（又はサブシステム）の部品を冷却するための空気及び液体冷却システムを示す電子サブシステムのレイアウトの１つの実施形態の平面図である。
【図６】本発明の１つ又は複数の態様による、部分的に組み立てられた電子システムのレイアウトの１つの詳細な実施形態を示し、ここで電子システムは、冷却される８つの発熱電子部品又はデバイスを含み、その各々がそれに関連付けられたそれぞれの液冷式低温プレートを有する。
【図７】本発明の１つ又は複数の態様による、複数の電子機器ラックと、冷却装置と、冷却ユニットとを含むデータセンタの別の実施形態の概略図である。
【図８】本発明の１つ又は複数の態様による、図７のデータセンタ用の冷却ユニットの１つの実施形態の拡大平面図である。
【図９】本発明の１つ又は複数の態様による、図８の線６Ｂ−６Ｂに沿った冷却ユニットの立面図である。
【図１０】本発明の１つ又は複数の態様による、冷却ユニットの排熱ユニットの１つの実施形態の平面図である。
【図１１】本発明の１つ又は複数の態様による、感知した周囲空気流の方向に対して直角になるように回転された熱交換器が示された、図１０の排熱ユニットの平面図である。
【図１２】本発明の１つ又は複数の態様による、排熱ユニットの１つ又は複数の熱交換器の向きを感知した周囲空気流の方向の変化に応答して自動的に調整するための、冷却ユニットに関連付けられた制御器により実施される１つの制御プロセスを例として示す。
【図１３】本発明の１つ又は複数の態様による、制御可能な送風機が熱交換器に関連付けられた、図９の冷却ユニットの代替的な実施形態の立面図である。
【図１４】本発明の１つ又は複数の態様による、データセンタ（複数の空冷式電子機器ラックと、１つ又は複数のコンピュータ室空調装置とを含む）、冷却チラー・ユニット、及び冷却ユニットの代替的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において用いられる「電子機器ラック」、「ラック装着型電子装置」、及び「ラック・ユニット」という用語は交換可能に用いられ、特段の指定のない限り、コンピュータ・システム又は電子機器システムの１つ又は複数の発熱部品を有する、任意のハウジング、フレーム、ラック、コンパートメント、ブレード・サーバ・システムなどを含み、且つ、例えばハイエンド、ミドルエンド、又はローエンドの処理能力を有する独立型コンピュータ・プロセッサとすることができる。１つの実施形態において、電子機器ラックは、電子システムの一部、単一の電子システム、又は複数の電子システムを、例えば、１つ又は複数の発熱電子部品がその中に配置された１つ又は複数のサブ・ハウジング、ブレード、ブック、ドロワ、ノード、コンパートメント内に含むことができる。電子機器ラック内の電子システムは、電子機器ラックに対して可動式又は固定式とすることができ、多段ドロワ式ラック・ユニットのラック装着型電子機器ドロワ、及びブレード・センタ・システムのブレードは、冷却される電子機器ラックのシステム（又はサブシステム）の２つの例である。
【００１２】
「電子部品」は、冷却を必要とする、例えばコンピュータ・システム又は他の電子システムの任意の発熱電子部品を指す。例として、電子部品は、１つ又は複数のプロセッサ・ダイ、メモリ・ダイ、及びメモリ支持ダイを含む、冷却されるべき１つ又は複数の集積回路ダイ及び／又は他の電子デバイスを含むことができる。更なる例として、電子部品は、共通キャリア上に配置された１つ又は複数のベア・ダイ又は１つ又は複数のパッケージ化ダイを含むことができる。
【００１３】
本明細書において、特に指定のない限り、「液冷式構造体」及び「液冷式低温プレート」という用語は、中を通る冷却材の流れを促進する１つ又は複数のチャネル（又は通路）又はチャンバがその内部に形成され又は貫通した、熱伝導性構造体を指す。一例において、配管を液冷式構造体（又は液冷式低温プレート）の内部に延ばすか又は貫通させて設けることができる。
【００１４】
本明細書において、「液−気熱交換器（ｌｉｑｕｉｄ−ｔｏ−ａｉｒ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）」は、本明細書において説明されるように、その中を通って液体冷却材が循環することができることにより特徴付けられる任意の熱交換機構を意味し、直列又は並列に結合された１つ又は複数の個別の液−気熱交換器を含む。液−気熱交換器は、例えば、複数の空冷式冷却ファンと熱的又は機械的に接触した熱伝導性配管（銅管又は他の管）で形成された１つ又は複数の冷却材流路を含むことができる。液−気熱交換器のサイズ、構成及び構造は、本明細書に開示される本発明の範囲から逸脱することなく様々にすることができる。さらに、本明細書において用いられる「データセンタ」は、例えば、冷却される１つ又は複数の電子機器ラックを収容したコンピュータ・インストレーションを指す。具体的な例として、データセンタは、サーバ・ラックのような１つ又は複数の電子機器ラックを含むことができる。
【００１５】
本明細書において用いられる冷却材の１つの例は、水である。しかしながら、本明細書で開示される概念は、他のタイプの冷却材を使用するように容易に適合される。例えば、１つ又は複数の冷却材は、ブライン、誘電性液体、フルオロカーボン液体、液体金属、又は他の同様の冷却材、又は冷媒を含むことができるが、それでもなお本発明の利点及びユニークな特徴を維持する。
【００１６】
以下、図面を参照するが、これら図面は理解を容易にするために縮尺通りには描かれておらず、図中、異なる図面を通して使用される同じ参照符号は、同じ又は類似の部品を指す。
【００１７】
図１は、従来技術で一般的な空冷式データセンタ１００の上げ床レイアウトを示し、ここでは多数の電子機器ラック１１０が１つ又は複数の列状に配置されている。図１に示されたようなデータセンタは、数百又は数千ものマイクロプロセッサを収容することができる。図示した配置において、冷たい空気は、上げ床１４０と部屋の基礎又は下地床１６５との間に定められる供給空気プレナム１４５から穴あき床タイル１６０を通ってコンピュータ室に入る。冷却された空気は、電子機器ラックの空気入口側１２０のルーバー型カバーを通して取り込まれ、電子機器ラックの後部（即ち、空気出口側１３０）を通して排出される。各電子機器ラック１１０は、ラックのサブシステム内の電子デバイスを冷却するために入口側から出口側への強制的な空気流をもたらすための１つ又は複数の送風機（例えば、ファン又はブロワ）を有することができる。供給空気プレナム１４５は、コンピュータ・インストレーションの「低温側」通路内に配置された穴あき床タイル１６０を通じて、電子機器ラックの空気入口側に調和冷却空気をもたらす。この調和冷却空気は、同じくデータセンタ１００内に配置された１つ又は複数のコンピュー室空調（ＣＲＡＣ）ユニット１５０によってプレナム１４５に供給される。室内空気は、各空調ユニット１５０の上部付近でその中に取り込まれる。この室内空気は、コンピュータ・インストレーションの、例えば電子機器ラック１１０の対向する空気出口側１３０によって定められる「高温側」通路からの排気を一部には含むことができる。
【００１８】
図２は、データセンタ１００の電子機器ラックから、１つ又は複数の送風機１７６により湿式冷却塔などの冷却塔１７５を通って引かれている周囲外気１７７への熱伝達を促進する、設備レベルの冷却の１つの実施形態を示す。図１に関連して上で説明したように、データセンタ１００は、１つ又は複数の列状に配置されて通路を形成する１つ又は複数の電子機器（又はＩＴ）ラックを含む。冷たい空気は、例えば１つ又は複数の穴あき床タイルを通ってフロアに入り、ラックを通り抜け、その過程で加熱され、その後、データセンタ１００内に配置されたコンピュータ室空調ユニットの吸気口に引き込まれる。コンピュータ室空調ユニットは、熱い空気を冷却して冷たい空気を床下プレナムにもたらす。１つの実施形態において、コンピュータ室空調ユニットは、冷却チラー・ユニット１７０及びデータセンタ１００のコンピュータ室空調ユニットを流体連通接続する設備冷却材ループ１７１に結合した、設備冷却材により冷やされる。冷やされた設備冷却材、例えば冷水は、コンピュータ室空調ユニットが、データセンタの床下プレナムに、典型的には１５℃−３２℃、長期推奨温度域は２４℃−２７℃の冷気を供給することを可能にする。
【００１９】
図３は、本明細書で説明されるようなデータセンタ冷却システムによる熱伝達の１つの実施形態の高次図である。この実施形態において、熱は、データセンタ１００内の１つ又は複数の電子機器ラックから設備エリア１０１に伝達され、最終的には、設備エリア及びデータセンタの外部の、エリア１０２に伝達される。詳細には、コンピュータ室空調ユニット１５０などの１つ又は複数の冷却ユニットは各々、電子機器ラックから、（この実施形態においては）ＣＲＡＣ１５０と冷却チラー・ユニット１７０との間で熱を伝達するように結合された、設備冷却材ループ１７１への熱の伝達を促進する。冷却材ポンプ１７３は、設備冷却材ループ１７１を通して設備冷却材を送り、ＣＲＡＣ１５０内の気−液熱交換器から冷却チラー・ユニット１７０内の蒸発器１８０への熱の伝達を促進する。蒸発器１８０は、設備冷却材ループ１７１を通って流れる設備冷却材から熱を抽出し、その熱を、冷媒ループ１８１を通って流れる冷媒に伝達する。冷媒ループ１８１は、蒸発器１８０、圧縮機１８２、復水器１８３、及び膨張弁１８４を流体連通結合する。冷却チラー１７０は、１つの実施形態において、従来の蒸気圧縮冷却サイクルを実行する。復水器１８３は、冷却チラー１７０と、例えば設備エリア１０１及びデータセンタ１００の外部１０２に配置された冷却塔１０３との間に配置された、例えば復水器水ループ１７２に熱を放散する。水の一部は冷却塔１０３内で蒸発し、残りは水ポンプ１７４により冷却チラー・ユニット１７０の復水器１８３を通って再循環する。
【００２０】
このようにして、全体としての冷却システムは、熱を、ＩＴ機器、即ち電子機器ラックから屋外の周囲空気へと伝達する。電子機器ラック内で発生した熱は、熱流の方向に移動しつつ、（１つの実施形態において）コンピュータ室空調ユニットによって、設備冷却材ループに伝達される。設備冷却材ループは熱を冷却チラー・ユニットに運び、熱は、冷却チラーの蒸発器において冷却チラー取り込まれ、復水器において復水器水ループに排出される。復水器の水は、設備エリアの外部を通って、例えば、熱を外部の周囲空気に伝達する１つ又は複数の冷却塔へと至る。典型的には、冷却塔１０３は、湿式冷却塔である。湿式冷却塔１０３の内部において、水はフィン構造の上を流れ、屋外の空気もまたそこを横切って通過するように強制される。この水の少量の一部は蒸発し、それにより熱を周囲空気に伝達し、これが冷却塔から排気される。
【００２１】
冷却チラー（又はプラント）１７０及びコンピュータ室空調ユニット１５０は、典型的には、図１及び図２で示されたような従来のデータセンタ冷却システムの冷却エネルギーの約７５％を消費する。有利には、本明細書で開示されるのはデータセンタ用の冷却システムであり、これは（１つの実施形態において）、上記で図２との関連で図示し説明したような湿式冷却塔を用いない、「乾式」冷却ユニットと組み合わされた完全に冷却材で冷却されるデータセンタを含むことができる。図７−図１４を参照して以下で開示される冷却手法では、蒸発冷却塔は存在しないので、塔内の蒸発冷却により失われる水を置換する必要はない。１つの実施形態において、本明細書において開示される冷却手法は、データセンタ内部の液冷式電子機器（又は、ＩＴ）ラックの冷却を促進するために、乾式冷却ユニット又は塔内の冷却材（水など）の空気冷却を用いる。
【００２２】
電子機器ラックを通る空気流の要求量は常に増え続けており、且つ典型的なデータセンタインストレーション内での通気配分は限られていることから、液体ベースの冷却が、空気冷却に組み合わされ、又はその代わりに使用されている。図４−図６は、電子機器ラック内に配置された高い熱を発生する電子デバイスに結合された１つ又は複数の低温プレートを備えた、液体ベース冷却システムを用いるデータセンタ実装の１つの実施形態を示す。
【００２３】
図４は、一部には、データセンタ用の冷却材配分ユニット２００の１つの実施形態を示す。冷却材配分ユニットは、従来、大型ユニットであり、丸々１つの電子機器フレームと考えられる場所を占有する。冷却材配分ユニット２００内には、電力／制御要素２１２と、リザーバ／膨張タンク２１３と、熱交換器２１４と、ポンプ２１５（冗長な第２のポンプを伴うことが多い）と、設備水入口２１６及び設備水出口２１７供給パイプと、水又はシステム冷却材を継ぎ手２２０及びライン２２２を経て電子機器ラック１１０に供給する供給マニホルド２１８と、電子機器ラック１１０からライン２２３及び継ぎ手２２１を経て水を受け取る戻りマニホルド２１９とがある。各電子機器ラックは（一例において）、その電子機器ラック用の電力／制御ユニット２３０と、多数の電子サブシステム２４０と、システム冷却材供給マニホルド２５０と、システム冷却材戻りマニホルド２６０とを含む。図示されるように、各電子機器ラック１１０は、データセンタの上げ床１４０上に配置され、システム冷却材供給マニホルド２５０にシステム冷却材を供給するライン２２２と、システム冷却材戻りマニホルド２６０からのシステム冷却材の戻りを促進するライン２２３とが、上げ床の下方の供給空気プレナム内に配置されている。
【００２４】
図示された実施形態において、システム冷却材供給マニホルド２５０は、電子サブシステムの冷却システム（より具体的には、その液冷式低温プレート）に、供給マニホルドとラック内のそれぞれの電子サブシステムとの間に配置された可撓性ホース接続部２５１を介してシステム冷却材を供給する。同様に、システム冷却材戻りマニホルド２６０は、可撓性ホース接続部２６１を介して電子サブシステムに結合する。クイックコネクト継ぎ手（ｑｕｉｃｋ  ｃｏｎｎｅｃｔ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を、可撓性ホース２５１、２６１と個々の電子サブシステムとの間のインターフェースにおいて用いることができる。例として、これらのクイックコネクト継ぎ手は、種々のタイプの市販の継ぎ手、例えば、米国ミネソタ州セントポール所在のＣｏｌｄｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ、又は米国オハイオ州クリーブランド所在のＰａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎから入手可能なものを含むことができる。
【００２５】
図示していないが、電子機器ラック１１０は、その空気出口側に配置された気−液熱交換器を含んでもよく、これもまた、システム冷却材供給マニホルド２５０からシステム冷却材を受け取り、且つシステム冷却材戻りマニホルド２６０にシステム冷却材を戻す。
【００２６】
図５は、電子サブシステム３１３の部品レイアウトの１つの実施形態を示し、ここで１つ又は複数の送風機３１１が、電子サブシステム３１３内の多数の部品３１２を冷却するための強制空気流３１５をもたらす。冷たい空気は、サブシステムの前部３３１を通して取り込まれ、後部３３３から排出される。冷却される多数の部品には、（液体ベース冷却システムの）液冷式低温プレート３２０が結合された多数のプロセッサ・モジュール、並びに、空冷式ヒートシンクが結合されたメモリ・モジュール３３０（例えば、デュアル・インライン・メモリ・モジュール（ＤＩＭＭ））の多数のアレイ及びメモリ・サポート・モジュール３３２（例えば、ＤＩＭＭ制御モジュール）の多数の列が含まれる。図示された実施形態において、メモリ・モジュール３３０及びメモリ・サポート・モジュール３３２は、一部は電子サブシステム３１３の前部３３１の付近に配列され、一部は電子サブシステム３１３の後部３３３の付近に配列される。また、図５の実施形態において、メモリ・モジュール３３０及びメモリ・サポート・モジュール３３２は、電子サブシステムを横切って通過する空気流３１５によって冷却される。
【００２７】
図示された液体ベース冷却システムは、液冷式低温プレート３２０に接続して該低温プレートと流体連通する、複数の冷却材搬送管をさらに含む。冷却材搬送管は、冷却材搬送管の組を含み、各々の組は、（例えば）冷却材供給管３４０、ブリッジ管３４１及び冷却材戻り管３４２を含む。この例では、管の各組が、直列接続した低温プレート３２０の対（プロセッサ・モジュール対に結合されている）に液体冷却材を供給する。冷却材は、冷却材供給管３４０を通って各対の第１の低温プレート内に流れ込み、対の第１の低温プレートから第２の低温プレートへとブリッジ管又はライン３４１を通って流れ込み、このブリッジ管又はライン３４１は熱伝導性であってもよく、熱伝導性でなくてもよい。対の第２の低温プレートから、それぞれの冷却材戻り管３４２を通して冷却材が戻される。
【００２８】
図６は、各々のプロセッサ・モジュールがそれぞれに結合された液体ベース冷却システムの液冷式低温プレートを有する、８つのプロセッサ・モジュールを含む代替的な電子サブシステムのレイアウトをより詳細に示す。液体ベース冷却システムは、冷却材が液冷式低温プレートを通過することを促進するための関連付けられた冷却材搬送管と、液冷式低温プレートへの液体冷却材の配分及び液冷式低温プレートからの液体冷却材の戻りを促進するためのヘッダ・サブアセンブリとをさらに含むように示されている。特定の例として、液体ベース冷却サブシステム内を通過する液体冷却材は、冷却され調和された水である。
【００２９】
図６は、電子サブシステム又はドロワと、モノリシック冷却システムとの１つの実施形態の等角図である。図示されたプレーナ型サーバ・アセンブリは、冷却されるメモリＤＩＭＭソケット及び種々の電子デバイスが物理的且つ電子的に取り付けられる多層プリント回路基板を含む。図示された冷却システムにおいて、液体冷却材を単一の入口から多数の並列な冷却材流路に配分するために供給ヘッダが設けられ、戻りヘッダが、排出される冷却材を多数の並列な冷却材流路から単一の出口へと回収する。各々の並列冷却材流路は、流体が直列に流れるように配置された１つ又は複数の低温プレートを含み、該低温プレートが機械的及び熱的に結合した１つ又は複数の電子デバイスの冷却を促進する。並列流路の数及び直列接続された液冷式低温プレートの数は、例えば、所望のデバイス温度、利用可能な冷却材温度及び冷却材流速、並びに各電子デバイスから放散する熱負荷の総計に依存する。
【００３０】
より具体的には、図６は、部分的に組み立てられた電子サブシステム４１３と、冷却される主発熱部品（例えば、プロセッサ・ダイを含む）に結合された、組み立てられた液体ベース冷却システム４１５とを示す。この実施形態において、電子機器システムは、電子機器ラックの電子機器ドロワ用に（又は電子機器ドロワとして）構成され、例として、サポート基板又はプレーナ型ボード４０５と、複数のメモリ・モジュール・ソケット４１０（メモリ・モジュール（例えば、デュアル・インライン・メモリ・モジュール）は図示されていない）と、メモリ・サポート・モジュール４３２（結合された空冷式ヒートシンク４３４を各々が有する）の多数の列と、液体ベース冷却システム４１５の液冷式低温プレート４２０の下方に配置された多数のプロセッサ・モジュール（図示せず）とを含む。
【００３１】
液冷式低温プレート４２０に加えて、液体ベース冷却システム４１５は、それぞれの液冷式低温プレート４２０に流体連通した冷却材供給管４４０及び冷却材戻り管４４２を含む、多数の冷却材搬送管を含む。冷却材搬送管４４０、４４２はまた、冷却材供給管４４０への液体冷却材の配分及び冷却材戻り管４４２からの液体冷却材の戻りを促進するヘッダ（又はマニホルド）サブアセンブリ４５０にも接続される。この実施形態において、電子サブシステム４１３の前部４３１に近い方のメモリ・サポート・モジュール４３２に結合した空冷式ヒートシンク４３４は、電子サブシステム４１３の後部４３３に近いメモリ・サポート・モジュール４３２に結合した空冷式ヒートシンク４３４’よりも高さが低い。この実施形態においては、ヘッダ・サブアセンブリ４５０が電子機器ドロワの前部４３１にあり、多数の液冷式低温プレート４２０がドロワの中央部にあるので、このサイズ差は、冷却材搬送管４４０、４４２を収容するためのものである。
【００３２】
液体ベース冷却システム４１５は、予め構成されたモノリシック構造体を含み、この構造体は、それぞれの発熱電子デバイスに係合するような離間関係で構成され配置された多数の（予め組み立てられた）液冷式低温プレート４２０を含む。各々の液冷式低温プレート４２０は、この実施形態においては、液体冷却材入口及び液体冷却材出口、並びに、取り付けサブアセンブリ（即ち、低温プレート／ロードアーム（ｌｏａｄ  ａｒｍ）アセンブリ）を含む。各々の取り付けサブアセンブリは、それぞれの液冷式低温プレート４２０を関連付けられた電子デバイスに結合させて低温プレートと電子デバイスとのアセンブリを形成するために用いられる。低温プレートの側部には、組立プロセス中に位置合わせピン又は位置決めピンを受け入れるための位置合わせ開口部（即ち、貫通孔）が設けられる。付加的に、取り付けアセンブリの使用を容易にするコネクタ（又はガイド・ピン）が取り付けサブアセンブリの中に含められる。
【００３３】
図６に示されるように、ヘッダ・サブアセンブリ４５０は、２つの液体マニホルド、即ち、冷却材供給ヘッダ４５２及び冷却材戻りヘッダ４５４を含み、これらは１つの実施形態において支持ブラケットにより互いに結合される。図６のモノリシック構造において、冷却材供給ヘッダ４５２は、各々の冷却材供給管４４０に流体連通するように冶金接合され、一方、冷却材戻りヘッダ４５４は、各々の冷却材戻り管４４２に流体連通するように冶金接合される。単一の冷却材入口４５１及び単一の冷却材出口４５３が、電子機器ラックの冷却材供給マニホルド及び冷却材戻りマニホルド（図示せず）に結合するためにヘッダ・サブアセンブリから延びている。
【００３４】
図６は、予め形作られた冷却材搬送管の１つの実施形態もまた示している。冷却材供給管４４０及び冷却材戻り管４４２に加えて、例えば、１つの液冷式低温プレートの液体冷却材出口をもう１つの液冷式低温プレートの液体冷却材入口と結合して低温プレートを流体が直列に流れるように接続するためのブリッジ管又はライン４４１が設けられ、低温プレートの対がそれぞれの冷却材供給管及び冷却材戻り管の組を通じて液体冷却材を受け取り且つ戻すようになっている。１つの実施形態において、冷却材供給管４４０、ブリッジ管４４１及び冷却材戻り管４４２は、銅又はアルミニウムなどの熱伝導性材料で形成された、各々が予め構成された半剛体の管であり、管はそれぞれ、ヘッダ・サブアセンブリ及び／又は液冷式低温プレートに、液密になるように、ろう付け、はんだ付け又は溶接される。管は、モノリシック構造を電子機器システムに係合関係で取り付けることを容易にするために、特定の電子機器システムに合わせて予め形作られる。
【００３５】
言及したように、図７−図１４は、図１−図３又は図４−図６に関連して上述したようなデータセンタ用の冷却設備の種々の実施形態を示し、これらは、本発明の１つ又は複数の態様により、例えば、重力で補助された冷却材流による自然対流式の乾式冷却ユニットを使用する。
【００３６】
最初に図７を参照すると、データセンタ２０１は、図４−図６に関連して上述したように、列状に配置された、１つ又は複数の冷却材配分ユニット２００により供給されるシステム冷却材によって液冷される複数の電子機器ラック１１０を含むように示されている。設備冷却材ループ５０１は、冷却ユニット５００を冷却材配分ユニット２００に流体連通結合させ、冷却材ポンプ５０２は、冷却された設備冷却材の、データセンタ２０１の冷却材配分ユニット２００への流れを促進する。この実施形態では、図１−図３の実施形態の場合のような冷却チラー・プラントは存在せず、データセンタの床の上の全てとはいわないまでもほとんどの電子機器ラック（即ち、ＩＴ機器）は、液体冷却（例えば、水冷）されることに注目されたい。さらに、この実施形態では湿式冷却塔は存在せず、冷却ユニット５００は、乾式冷却ユニット（又は塔）である。この文脈における「乾式」という語の使用は、熱負荷を周囲空気に廃棄するための水の蒸発が無いこと、及び、冷却材流のループ（例えば、設備ループ５０１）と排熱ユニットを横切る周囲空気流（開放）ループとの間の物理的な分離を指していることに留意されたい。設備ループ５０１は、データセンタ内の冷却材配分ユニットから冷却ユニット５００への熱負荷の伝達を促進し、且つ、周囲空気で冷却された設備冷却材（例えば、水）を、電子機器ラック１１０を冷却するために冷却材配分ユニット２００に戻す。
【００３７】
図７、図８及び図９をまとめて参照すると、冷却ユニット５００は、１つの実施形態において、高架冷却材タンク（又は塔）５２０の周囲に半径方向に配列された複数の排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂを含むように示されている。図示された実施形態において、排熱ユニット及び冷却塔は、個別の分離した構造体であり、排熱ユニット５１０ａは、高架冷却材タンク５２０の上流に配置され、排熱ユニット５１０ｂは、高架冷却材タンク５２０の下流に配置される。排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの各々は、１つ又は複数の熱交換アセンブリ６００を含み、この熱交換アセンブリ６００は、図示される実施形態においては各々、構造フレーム支持体６２０により支持された回転軸６０２に各々が回転自在に取り付けられたｎ×ｍ個の熱交換器６０１のアレイを含むように描かれている。各々の熱交換アセンブリ６００の３×３個の熱交換器アレイは、単なる例として提示されていることに留意されたい。代替的な構成は、単一の熱交換器又は任意のｎ×ｍ個の熱交換器のアレイを含むことができ、ここでｎ及びｍは、熱交換器の同じ数又は異なる数を含む。さらに、特定の用途のために所望されるとき、異なる排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂは、異なる構成の熱交換アセンブリ６００を含むことができる。１つの実施形態において、各熱交換器６０１は液−気熱交換器であり、加温された設備冷却材は、周囲空気による冷却のために排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの熱交換アセンブリを通る。
【００３８】
図示された実施形態では、熱交換器６０１の３つのカラム６１０が示されている。各カラム内で熱交換器６０１は並列流体連通結合しており、ある１つの熱交換アセンブリ６００の熱交換器６０１のカラム６１０は直列に結合しているが、これもまた単なる例示である。各熱交換ユニット５１０ａの出力は、高架冷却材タンク５２０の冷却材タンク入口６３２に流体連通結合する。排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂを通る自然空気対流パターン６４０が確立され、設備冷却材ループ５０１を通って流れる設備冷却材から排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂ内の個々の熱交換アセンブリ６００の熱交換器６０１を横切って通過する周囲空気流６４０への熱の伝達を促進する。
【００３９】
１つ又は複数のポンプ（図示せず）が高架冷却材タンク５２０の上流に設けられて、周囲空気で冷却された設備冷却材６３１を柱６３０によって支持された高架冷却材タンク５２０内へと送り込むことを促進する。高架冷却材タンクは、地上からある程度の垂直高さに設置され、図示された実施形態では、図９に示されるように、熱交換ユニット５１０ａ、５１０ｂの熱交換アセンブリ６００の上方に持ち上げられている。この実施形態では、熱交換アセンブリ６００は、垂直方向に配向した熱交換アセンブリ（又は塔型熱交換アセンブリ）であることにもまた留意されたい。例えば、排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの各々の垂直方向に配向した熱交換アセンブリ６００は、１つの実施形態において、該熱交換アセンブリの幅又は奥行きよりも大きい垂直高さを有することができる。設備冷却材（例えば、水）を高架冷却材タンク５２０へと送り込むのに消費されるエネルギーは、設備冷却材が、高架冷却材タンク５２０に流体連通結合した下流の排熱ユニット５１０ｂを通過するように高架冷却材タンク５２０の冷却材タンク出口６３３を通って重力方向に引き出されるときに一部は回収されることにもさらに留意されたい。図示されるように、高架冷却材タンク５２０は、冷却ユニットから過剰蒸気のビルドアップを逃がすためのガス抜き弁６３４も含む。
【００４０】
さらにまた、実装に応じて、本明細書で配置される冷却ユニットは、高架冷却材タンクの上流又は下流のいずれかに配置された単一の排熱ユニット、又は高架冷却材タンクと流体連通結合した単一の上流排熱ユニット及び単一の下流排熱ユニットを含むことができることにも留意されたい。上流排熱ユニット及び下流排熱ユニットの半径方向に配列された配置（例えば、図７及び図８に示されるような）は、データセンタの（例えば）冷却材配分ユニットに戻るように冷却ユニットを通る設備冷却材の周囲空気による冷却を促進する。高架冷却材タンク５２０からの冷却材の重力で補助された流れは、冷却材を実質的に一定の圧力で設備ループの中へと供給することに留意されたい。また、図７−図９において開示された冷却ユニットは閉鎖系なので、正常な動作中の設備冷却材の蒸発はほとんど又は全く生じない。
【００４１】
動作中に、設備冷却材ループ５０１内の加熱された設備冷却材は、冷却ユニット５００へと送り出され、最初に上流排熱ユニット５１０ａの中、具体的には上流排熱ユニット５１０ａ内に収容された熱交換アセンブリ６００（図７−図９において示される３×３マトリクスの熱交換器は単なる例として提示されている）の中を通る。設備冷却材は、上流排熱ユニット５１０ａを通って流れるときに、それぞれの熱交換器マトリクスを通り、熱交換器を横切る自然対流空気流によって冷却される。言及したように、１つの実施形態において、熱交換器は、複数の水平の冷却材搬送管とそこから延びた垂直方向に配向したフィンのような、フィン及び管の構成を有する液−気熱交換器を含む。管は、それぞれの熱交換器の入口マニホルドから出口マニホルドへと設備冷却材を搬送し、垂直方向に配向したフィンは、水平管に熱結合している。加熱された表面が周囲空気に接触すると、自然空気対流が生じる。表面に近い空気は加熱されてその密度が高まり、周囲のより低温の空気よりも浮力が大きくなる。この加熱された空気が上昇し、より低温の空気がこれを置換し、このようにして自然対流空気流パターン６４０が確立される。空気対流式冷却によって冷却された後で、冷却材は、高架冷却材タンク５２０へと送り込まれる。冷却材は、その後、高架冷却材タンク５２０から排出され、（１つの実施形態において）排熱ユニット５１０ｂ内の同様の自然対流冷却式の液−気熱交換器を通るように１つ又は複数の下流排熱ユニット５１０ｂを通して引き出される。この構成において、冷却材をストレージ・タンクが持ち上げられた高さまで送り出すのに消費されるエネルギーは、冷却材が重力方向に引き出されて下流排熱ユニットを通るときに、一部は回収されることに留意されたい。また、有利には、自然空気対流冷却は、冷却ユニットにおいてファンのエネルギーが必ずしも消費されないことを意味し、「乾式」設計は、蒸発で失われる冷却材を置換するために追加の設備冷却材を補給する必要がない（図２で示したような湿式冷却塔設計では必要である）ことを意味する。
【００４２】
言及したように、１つの実施形態において、排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの１つ又は複数の熱交換アセンブリ６００の１つ又は複数の熱交換器６０１は、それぞれの排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの構造フレーム支持体６２０に結合された回転可自在な支持体６０２上に取り付けることができる。液−気熱交換器を回転自在に取り付けることで、（図１０−図１２において示されるように）１つ又は複数の液−気熱交換器の向きを熱交換器に当たる変化する空気流の方向に対して調整する能力が可能になる。
【００４３】
特に、１つ又は複数の空気流方向センサ（速度センサなど）７００を、排熱ユニットに当たる、又はより具体的にはその中に配置された熱交換器に当たる局所的な周囲空気の方向を感知するために、各々の排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂの片側又は両側で用いることができる。図示された実施形態において、制御器７０５が、空気流方向センサ７００により空気流７０１の方向を監視するように各々の排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂに関連付けられており、そして、１つ又は複数の熱交換器６０１を、例えば排熱ユニットに当たる実時間の空気流方向に直角に面するようにピボット回転させて、そのことで液−気熱交換器を通る冷却材の空気流での冷却を強化することにより、熱交換アセンブリを自動的に調整する。当業者は、この概念に対する種々の改変を用いることができることに気づくであろう。液−気熱交換器が自動制御され回転自在であるという特徴は、熱交換器の面を現在の空気流方向に対して直角になるように動的に位置合わせして、屋外環境において風が吹いている場合にフィン７０２が空気流方向に対して平行に向くようにすることを促進することが有利である。例えば、制御器７０５が空気流方向を感知した後、１つ又は複数の個々の液−気熱交換ユニットを、関連付けられたステッパモータ・ベースの駆動ユニットを用いて回転（又は旋回）させて、選択された熱交換器を、空気流方向がその平面次元（又は面）に対して直角になるように回転させることができる。
【００４４】
図１２は、この制御プロセスの１つの実施形態を示し、ここでは速度方向が、例えば、液−気熱交換器の１つ又は複数の側部で判定（測定）される（７１０）。制御器は次に、１つ又は複数の排熱ユニットの液−気熱交換器の１つ又は複数を、感知された空気流方向に対して直角になるように自動的に動的に回転させ（７２０）、その後、時間間隔「ｔ」だけ待機し（７３０）、その時点の現在の空気流方向を判定することにより、プロセスを繰り返す。
【００４５】
図１３は、図７−図１２に関連して上述したものと同様の冷却ユニット５００’の代替的な実施形態の立面図である。この代替的な実施形態では、送風機８００が、排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂ内の熱交換アセンブリ６００の個々の熱交換器６０１に関連付けられている。送風機８００は、例えば、それぞれの排熱ユニットに関連付けられた制御器７０５（図１０及び図１１）によって、又は冷却ユニット内の複数の送風機の作動を制御することができる中央に配置された制御器によって、自動調整可能なものとすることができる。さらに、送風機は、個々に作動させることもでき、又は所与の排熱ユニット内、若しくは全ての排熱ユニット内で一斉に作動させることもできる。従って、単一の液−気熱交換器６０１からの熱伝達、又は排熱ユニット内の複数の液−気熱交換器からの熱伝達が、それぞれの熱交換器を横切る付加的な空気流をもたらすことによって強化される。送風機は、例えば、暑い日に、冷却ユニットの乾式冷却性能を高めて屋外の周囲空気と冷却ユニットから出る冷却材との間の温度差を小さくするために作動させることができる。寒い日には、送風機をオフにしてエネルギーを節約することができる。１つの実施形態において、送風機８００は、各々がそれぞれの液−気熱交換器６０１に物理的に取り付けられており、図１０−図１２に関連して上述した周囲空気の空気流方向に対するそれぞれの液−気熱交換器の自動的な動的調整と共に回転することができる。送風機８００を熱交換器６０１に取り付けることにより、送風機は熱交換器と共に回転し、従ってどのような風によって駆動される空気流も、ファンで駆動される空気流によって選択的に強めることができる。
【００４６】
図１４は、データセンタ用の代替的な実施形態を示す。図示されるように、この代替的な冷却装置は、図７−図１３に関連して上記で説明したような冷却ユニットを用い、データセンタは、図１−図３に関して上記で説明したような空冷式のデータセンタを含む。水などの液体冷却材が、データセンタ１００のコンピュータ室空調ユニット１５０の冷却を促進し、設備冷却材ループ１７１が、コンピュータ室空調ユニット１５０と冷却チラー・ユニット１７０の蒸発器とを流体連通結合する。ポンプ１７３は、設備冷却材ループ１７１を通る設備冷却材の流れを促進する。冷却チラー・ユニット１７０は、図３に関連して上記で説明したように実装することができ、これは、設備冷却材を冷やし、設備冷却材からの熱を、冷却ユニット５００と冷却チラー・ユニット１７０とを流体連通結合する復水器側の冷却材ループ１７２に排熱する。冷却チラー・ユニット１７０と冷却ユニット５００との間の冷却材の流れを促進するために、１つ又は複数の冷却材ポンプ１７４が復水器側冷却材ループ１７２に関連付けられる。１つの実施形態において、冷却ユニット５００は、上述のような乾式冷却ユニットを含むことができ、ここで上述のように複数の排熱ユニット５１０ａ、５１０ｂが高架冷却材タンク５２０の上流及び下流に半径方向に配列される。この実施形態では、重力で補助された流れを伴う自然空気対流ベースの乾式冷却ユニット５００が、図２に示されたような湿式冷却塔手法の代わりに冷却チラー・ユニットの復水器側に冷却をもたらすことに注目されたい。
【００４７】
有利には、本明細書において開示される冷却ユニット及びそのバリエーションは、従来の手法よりも効率的なデータセンタの冷却をもたらす。さらに、従来の湿式冷却塔設計は、冷却プロセス中に相当な量の水を使用し、この水を置換しなければならない。本明細書において開示された「乾式」冷却ユニット手法は、蒸発による冷却材の損失に起因する補給冷却材をなんら必要としないが、それはこの冷却ユニットが閉鎖系であることによる。本明細書において開示される実施形態によれば、データセンタは、周囲空気で冷却された冷却材を用いて冷却され、この冷却材は、データセンタ内の（例えば）１つ又は複数の冷却材配分ユニットに直接供給されるか、又はデータセンタ内に配置された（例えば）１つ又は複数のコンピュータ室空調ユニットに冷やされた設備冷却材を供給する冷却チラー・ユニットに供給されるか、そのどちらかである。
【００４８】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いられる場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明示しない限り、複数形も同様に含むことを意図したものである。「含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（並びに「含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び「含んでいる・備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」といった「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」のあらゆる形）、「有する（ｈａｖｅ）」（並びに「有する（ｈａｓ）」及び「有している（ｈａｖｉｎｇ）」といった「有する」のあらゆる形）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（並びに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」といった「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」のあらゆる形）、並びに「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」（並びに「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」及び「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」といった「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」のあらゆる形）という用語は、オープンエンド形式の連結動詞であることがさらに理解されるであろう。その結果として、１つ又は複数のステップ又は要素を「備える」、「有する」、「含む」、又は「含有する」方法又は装置は、これらの１つ又は複数のステップ又は要素を持つが、これらの１つ又は複数のステップ又は要素のみを持つことに限定されない。同様に、１つ又は複数の特徴を「備える」、「有する」、「含む」、又は「含有する」方法のステップ又は装置の要素は、これらの１つ又は複数の特徴を持つが、これらの１つ又は複数の特徴のみを持つことに限定されない。さらにまた、特定のやり方で構成された装置又は構造体は、少なくともそのようなやり方で構成されるが、挙げられていないやり方でも構成することができる。
【００４９】
以下の特許請求の範囲における全ての「手段又はステップと機能との組み合わせ（ミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション）」要素の対応する構造、材料、動作、及び均等物は、存在する場合には、その機能を、明確に請求されている他の特許請求された要素との組み合わせで実行するためのあらゆる構造、材料、又は動作を含むことを意図したものである。本発明の説明は、例証及び説明を目的として提示されたものであるが、網羅的であることを意図するものでもなく、開示された形態の発明に限定することを意図するものでもない。当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない多くの修正及び変形が明らかとなるであろう。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２０１：データセンタ
１０３、１７５：冷却塔
１１０：電子機器ラック
１４０：上げ床
１５０：コンピュータ室空調ユニット（ＣＲＡＣ）
１６５：基礎又は下地床
１７０：冷却チラー・ユニット
１７１、５０１：設備冷却材ループ
１７２：復水器水ループ
１７３、１７４、２１５、５０２：ポンプ
１７６、３１１、８００：送風機
１７７：周囲外気
１８０：蒸発器
１８１：冷媒ループ
１８３：復水器
２００：冷却剤配分ユニット
２３０：電力／制御ユニット
２４０、３１３、４１３：電子サブシステム
３２０、４２０：液冷式低温プレート
３３０：メモリ・モジュール
３３１、４３１：電子サブシステムの前部
３３２、４３２：メモリ・サポート・モジュール
３３３、４３３：電子サブシステムの後部
３４０、４４０：冷却材供給管
３４１、４４１：ブリッジ管
３４２、４４２：冷却材戻り管
４１５：液体ベース冷却システム
４３４、４３４’：空冷式ヒートシンク
４５０：ヘッダ・サブアセンブリ
５００、５００’：冷却ユニット
５１０ａ：上流排熱ユニット
５１０ｂ：下流排熱ユニット
５２０：高架冷却材タンク
６００：熱交換アセンブリ
６０１：熱交換器
６０２：回転軸
６１０：熱交換器カラム
６２０：構造フレーム支持体
６３１：設備冷却材
６４０：自然空気対流パターン
７００：空気流方向センサ
７０１：空気流
７０２：フィン
７０５：制御器
【図１】
0005671659.tif 000002
【図２】
0005671659.tif 000003
【図３】
0005671659.tif 000004
【図４】
0005671659.tif 000005
【図５】
0005671659.tif 000006
【図６】
0005671659.tif 000007
【図７】
0005671659.tif 000008
【図８】
0005671659.tif 000009
【図９】
0005671659.tif 000010
【図１０】
0005671659.tif 000011
【図１１】
0005671659.tif 000012
【図１２】
0005671659.tif 000013
【図１３】
0005671659.tif 000014
【図１４】
0005671659.tif 000015